【硅橡胶百科】硅橡胶是什么材料_硅橡胶是橡胶还是塑料？
概述：
硅橡胶是什么材料？硅橡胶是特种合成橡胶的一个分支，因而其和其它橡胶一样下属于高分子化合物。硅橡胶分子主链由硅原子和氧原子交替组成（—Si—O—Si—），常见的硅橡胶侧链是通常是甲基和乙烯基基团、侧链链接在硅原子上。有时为了得到特殊性能的硅橡胶，在侧链上引入其它有机基团取代碳氢基团，也就形成了特种硅橡胶。
硅橡胶是橡胶而不是塑料。塑料和橡胶的主要区别在于弹性。塑料几乎没什么弹性，不能拉伸或压缩得较大形变并在松开后完全恢复。而有的橡胶的弹性可以达到1000%甚至更多，使其能够在很大的范围内拉伸或压缩并完全恢复。硅橡胶是弹性比较好的一种橡胶，其拉伸和压缩合恢复到原来位置的能力都很强。
常有网友会搞不清楚硅橡胶和硅胶的区别，人们大都数情况讲的硅胶都是硅橡胶的简称，生活中只有干燥剂或吸附剂的硅胶才和硅橡胶是不同的。想了解硅胶和硅橡胶的区别可以阅读文章硅橡胶和硅胶的区别|硅胶和硅橡胶有区别吗？
性质：
由于具有较特殊的分子结构，硅橡胶是兼具无机和有机性，其具有以下特点。
耐高温性：硅橡胶在耐热性方面比有机橡胶好得多。常用的硅橡胶可耐150~200℃高温，在150℃下其物理性能基本不变，可半永久使用；在200℃下可连续使用10000h以下。经改性后的耐高温硅橡胶可耐300~380℃高温（可在300℃高温下较长时间使用，可在350℃高温下较短时间使用）。
耐低温性：
一般有机橡胶的脆化温度在-20~-30℃，而通用硅橡胶在常用的硅橡胶脆化温度在-60~-70℃，可在-50℃以上长期使用。经改性后的硅橡胶脆化温度可降到-112℃，可在-90℃以上保持弹性使用。
耐候性：
硅橡胶主链中无不饱和链，加之Si—O—S键对氧、臭氧、紫外线等十分稳定，因而无需任何添加剂，即具有优良的耐候性。长时间暴露在紫外线及风雨中，其特理性能变化不大，经户外曝晒试验数十年，未发现裂纹或降解发粘老化。
透气性：由于硅橡胶分子呈螺旋结构，自由空间大，故由硅橡胶制成的薄膜具有良好的气体及蒸汽透过性，并有选择性（不同气体透过率不同），因而广泛应用于医疗，工业机械等行业。
环保无毒性：硅橡胶本身无毒，加上其化学稳定，常规环境下不会分解产生小分子有害物，因而其广泛用于日用品中，特制的硅橡胶可用于医疗和食品接触的产品上。
电绝缘性：
硅橡胶的体积电阻率一般在1*（1014-1016）Ω*cm，具有很好的电绝缘性。硅橡胶可在很宽的温度和频率范围内保持电阻值稳定。同时硅橡胶对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性。甚至浸入水中后，电性能也很少降低
良好的表面性：
硅橡胶具有防滑性，可用来输送物品具有防粘性，不易脏污；还有憎水性，不吸水。硅橡胶经改性后可制成粘接剂或自粘型硅橡胶。
耐水蒸汽性：
硅橡胶耐低压水蒸汽（低于130℃）的性能相当好，它在温水及沸水中长时间浸泡，体积增加小于1%，而且很少影响其机械性能及电气特性。但超过140℃的水蒸汽即易导致Si-O-Si主链断裂，使硅橡胶的物理机械性能迅速降低。
压缩永久变形低：
甲基乙烯基硅橡胶的压缩永久变形较低，其形变率可在20%左右，经改性的甲基乙烯基硅橡胶压缩永久变形率可做到10%以下，特别适用于硅胶辊，密封圈等产品。
分类：
硅橡胶按固化前的形态分为固体硅橡胶和液体硅橡胶；按硫化温度分为室温硫化硅橡胶，高温硫化硅橡胶；按所用单体的不同，可分为甲基乙烯基硅橡胶，甲基苯基乙烯基硅橡胶、氟硅，腈硅橡胶等。也可多种属性交叉分类，下图是先按硫化温度分类后再细分的硅橡胶分类图。
安全性：
硅橡胶作为高分子材料，其安全性较好，几乎所有硅橡胶（部分回收料除外）满足无毒，环保特点（燃烧后不污染土壤和空气），可通过ROHS八项指令，REACH法规，部份硅橡胶可达到食品级标准，能通过FDA、LFGB食品级测试，医用级硅橡胶则需通过ISO10993生物相溶性或美国的USP ClassVI医用级测试。不同的硅橡胶产品需达到不同的标准。
ROHS指令：
ROHS即《关于限制在电子电气设备中使用某些有害成分的指令》，对于用于电子行业的的硅橡胶需作ROHS2.0检测。ROHS2.0主要检测以下有害物质：铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)和六价铬(Cr(VI))、多溴联苯（PBBs）、多溴二苯醚（PBDEs）、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸丁苄酯（BBP）、邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）。以上物质除镉（Cadmium）的最大含量限制为0.01%（100ppm）; 其它物质的最大含量限制均为最大0.1%（1000ppm）。另外欧盟拟新增管控物质2项：TBBP-A和MCCPs。几乎所有的硅橡胶都可通过ROHS2.0检测（部分回收料队外）。
REACH法规：
REACH法规是欧盟制定的一项重要法规，其全称为Registration, Evaluation, Authorization, and Restriction of Chemicals（化学品注册、评估、授权和限制）。REACH主要检测四类物质：某些超量会对人类造成伤害化学物质的百分比含量;是否含有致癌、致畸及生殖毒性(CMR)物质；是否含有持久性、生物积累和毒性(PBT/vPvB)物质；具有科学证据表明可能对人类健康或环境造成严重危害的物质，如致内分泌紊乱物质。几乎所有的硅橡胶都可通过REACH检测（部分回收料队外）。
FDA测试：
FDA是Food and Drug Administration的简称，FDA由美国国会即联邦政府授权，是专门从事食品与药品管理的最高执法机关。对于重复使用的硅橡胶制品FDA对应检测的条目是FDA 21 CFR177.2600.这一条目主要检测的是该硅胶制品在和水或油脂接触后是否有害物被释放出来。主要检测两项：一是去离子水萃取，另一项是正己烷萃取，FDA对两种萃取的最大迁移量都做了规定上，低于极限制合格，高于最大迁移量就不合格。只有部份硅橡胶可以通过FDA测试。
LFGB测试：
LFGB全称《食品、烟草制品化妆品和其它日用品管理法》，是德国食品卫生管理方面最重要的基本法律文件。针对硅橡胶，德国联邦风险评估所BfR制定了针对硅橡胶的食品级标准。其主要测试项目包括：总迁移量(去离子水、3%乙酸、10%乙醇)，过氧化值测试，重金属含量(以Cd、Pb计)，有机挥发物总量，多环芳烃含量。各限测试都有规定相应的极值，只有低于极值才能通过测试。只有通过测试的硅橡胶产品，才可以得到授权机构出具的LFGB 检测报告证明为“不含有化学有毒物质的产品”。LFGB的测试比FDA测试更严格，只有部分硅橡胶可以通过LFGB测试。
国标（GB）测试：
在我国，由于硅橡胶材料会广泛被作为食品接触材料进行使用，所以对食品级接触硅橡胶材料也进行了约束，其检测标准采用GB 4806.11-2016 《食品安全国家标准食品接触用橡胶材料及制品》。测定项目包括：感官测试，重金属含量(以pb计)，高锰酸钾消耗量，总迁移量(4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇)。各项测试都规定了迁移的最大允许值，低于最大值可以通过测试，否则无法通过测试。部份硅橡胶可以通过GB测试。
美国药典USP Class VI 测试：
USP 等级测试标准由美国医疗器械和食品质量和安全的组织以及美国药典和国家处方集 (USP-NF) 确定的一项标准。USP 等级测试是确定材料生物相容性的常用测试方法之一,其有六个等级，其中VI是最严格的。VI 级测试旨在证明不会因从材料中渗出的化学物质引起有害反应或长期身体影响。医用级硅橡胶产品常要进行USP Class VI 测试。USP Class VI 通过四种提取液氯化钠（静脉注射）、酒精盐水（静脉注射）、聚乙二醇（腹腔内）、植物油（腹腔内），将被测试物制成提取物，并将其注射到体内（活体）标本（兔子和小鼠）中，进行急性全身毒性测试和皮内测试。除上述两项外，USP Class VI还进行植入活体动物体内5天的测试。用于全身毒性和皮内测试的材料提取物是在设定的温度和暴露时间下制备的，以确保结果符合通用标准。所有材料提取物均使用三种不同的温度和时间暴露规格进行管理。首先，它在 122 华氏度或 50 摄氏度下持续 72 小时，然后在 158 华氏度下持续 24 小时，最后在 250 华氏度下持续 1 小时。只有小部份硅橡胶过USP Class VI测试。
IS10993生物相溶性测试：
ISO10993是国际标准化组织制定的一系列生物相容性标准，主要评估医疗器械与人体组织间的生物相溶性。而硅橡胶在医疗器械上有较广泛的应用，因此这类硅橡胶也需进行ISO10993认证。做测试的硅橡胶需要检测细胞毒性，致敏性，血溶性，遗传毒性。如果经检测，硅橡胶制品符合下面所有项，才能通过认证：这些项是：对细胞的生长和繁殖无明显影响；引起人体过敏反应的可能性较低；与血液接触后不会引起明显的凝血反应、血小板活化或溶血反应；不会引起人体基因突变或染色体畸变。部份酸性RTV硅胶和部分加成型液态硅胶可以通过ISO10993生物相溶性测试。ISO-10993 是一项利用全身毒性和皮内反应性测试的标准。然而，它还包括额外的细胞毒性、遗传毒性、慢性毒性和血液相容性测试，以及更多涉及的全身毒性测试。ISO-10993 测试的额外测试要求是由于它主要用于将永久或半永久植入患者体内的医疗设备。因此，对于不打算植入或与患者接触有限的设备，ISO-10993 测试可能比必要的范围更广。
GB/T 16886生物相溶性测试：
GB/T 16886是我国关于生物组织相容性的评价标准，用于评估医疗器械与人体组织间的生物相溶性。用于我国医疗器械上的硅橡胶需满足该标准。GB/T 16886测试使用四种浸提介质：生理盐水、植物油、DMSO溶剂、细胞完全培养基，按规定比例将液态硅胶产品制成提取物，进行细胞毒性实验、过敏实验、遗传毒性和致癌实验、显性致死实验以及植入实验等，达到全部测试标准方可获得认证。
用途：
- 由于硅橡胶具有优良的耐候性，无毒性，耐高低温等性能，被广泛用于各行各业中。
- 建筑业：硅橡胶在建筑行业的应用非常广泛，它是当前有机硅胶的最大应用领域。具体来说，硅橡胶可以作为大多数建材产品之间的粘合剂使用，其粘结力强、拉伸强度大，施工方便。我们常见的玻璃胶就是硅橡胶的一种，另外一些建筑水混凝土制品的模具也有用硅橡胶制成的。
- 电子电器行业：硅橡胶可作为电子电器的绝缘，导电零部件使用，也可作为補料用于电子电器产品的粘接密封，灌封防水，披覆防湿，导热。
- 日用品行业：硅橡胶由于环保无毒，可用于奶嘴，奶瓶，硅胶手机套等日用品行业，也可用于和食品接触或人体接触的其它用品行业。
- 汽车行业：由于良好的耐候性和耐磨性，硅橡胶可以用于制作汽车密封条、汽车门窗密封条，发动机垫片、油封等产品。
- 航空航天业：由于航空航天环境下，温差范围大，紫外光照射强，硅橡胶比较适合使用在航空航天业。飞机上的大部分外露系统，如座舱、炸弹舱、起落架舱及高空摄影舱等的密封件，都使用硅橡胶制品。在航天领域，空间级硅橡胶主要应用在太阳能电池的粘接、航天器表面热控涂层以及航天器舱体的密封等方面。
参考文献：幸松民、王一璐 《有机硅合成工艺及产品应用》2000年9月化学工业出版社
